Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Metody sběru a přenosu dat v distribuovaných systémech

SP2013/168

Koziorek Jiří prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Pavel Nevřiva, DrSc.
prof. Dr. Ing. Miroslav Pokorný
prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.

01. 01. 2013 - 31. 12. 2013

Základním tématem projektu je aplikovaný výzkum v oblasti sběru, archivace, zpracování a vizualizace dat v distribuovaných řídicích a monitorovacích systémech. Projekt navazuje na řešení tří projektů s podobným zaměřením v rámci SGS2010, SGS2011 a SGS2012. Řešitelský tým v těchto předchozích letech dosáhl v oblasti sběru a přenosu dat v distribuovaných řídicích systémech řadu výsledků, které vedly k: - Vytvoření množství výsledků hodnocených v RIVu (viz. Zkušenosti řešitelského týmu) - Získání několika významných projektů podporovaných z grantových agentur (viz. Zkušenosti řešitelského týmu) - Uzavření několika smluv o výzkumu pro komerční partnery (viz. Zkušenosti řešitelského týmu) Předložený projekt dále rozvíjí problematiku sběru, archivace, zpracování a vizualizace dat v distribuovaných řídicích a monitorovacích systémech. Hlavním úkolem projektu je podpora stávajících a zejména začínajících doktorandů při zapojení do výzkumu v této oblasti a jejich postupný přechod k řešení grantových projektů a realizaci smluvního výzkumu. Projekt je zaměřen na čtyři dílčí oblasti, ve kterých chce řešitelský tým rozvíjet metody sběru, archivace a zpracování dat: 1. Oblast měření elektrických a fyzikálně-mechanických veličin na různých lokalitách. Jedná se o výzkum možností měření teplot, tepelných vlastností a teplotního profilu v hloubkových vrtech pro tepelná čerpadla. Měřené veličiny jsou velmi důležité pro následný návrh komplexního systému vytápění/chlazení pomocí tepelných čerpadel. Dále se jedná o výzkum měřicích systémů pro dlouhodobé monitorování veličin spojených s kvalitou ovzduší a termickými ději probíhajících na důlních odvalech. Měřenými veličinami jsou zde zejména teploty ve vrtech v daných hloubkových úrovních, koncentrace nebezpečných plynů, vlhkost aj. Dané veličiny jsou zde měřeny autonomními systémy, které následně data posílají bezdrátově do centrálního datového úložiště. Zde se řeší řada činností – zpracování dat, vizualizace, predikce hodnot, reakce na vzniklé alarmní stavy apod. Ve většině případů je nutno pokrýt uvedenými systémy rozsáhlé území. Častým omezením v těchto lokalitách je to, že na těchto územích není k dispozici elektrická energie. Proto se vývoj soustředí také na autonomních měřicí systém nezávislé na externím napájení. 2. Sběr a zpracování dat pomocí vestavěných systémů. Hlavní směrem výzkumu je zde návrh inovovaných elektronických systémů, vývoj a implementace metod zpracování signálů. Tato oblast se věnuje zejména: - Vývojem subsystémů pro průmyslové testovací a měřicí stanice, které jsou používány ve výrobě jako end-line testery. Zařízení je schopno testovat a měřit výrobky, ohodnotit je podle zadaných kritérií a rozhodnout, zda výrobek splňuje požadované vlastnosti. - Vývoj zařízení pro sběr, zpracování a vizualizaci dat pro automobilové aplikace. - Vývojem subsustémů pro mobilní robotická zařízení – sběr dat pomocí mobilních robotických zařízení. - Bezdrátové monitorovací stanice – Vývoj monitorovacích stanic pro rozsáhlé distribuované sítě pomocí GSM technologie. Zařízení jsou schopna samostatné funkce v náročných průmyslových podmínkách a zvládají náročné standardy industriálních komunikačních protokolů a spolehlivostní normy. - Vývoj zařízení s velmi nízkou spotřebou – návrh zařízení miniaturních vestavěných řídicích systémů pro sběr měřených dat v místech bez možnosti napájení z elektrické sítě. 3. Modelování technologických systémů. - Návrh a vývoj dohlížecího fuzzy orientovaného expertního systému pro výběr metody a způsobu readaptace konvenčního regulátoru. Implementace a simulační verifikace navrženého systému v prostředí Matlab Simulink. - Návrh a implementace nekonvenčního způsobu řízení fyzické soustavy vzduchové levitace – Mamdaniho fuzzy regulátor, Sugenovský fuzzy regulátor a porovnání kvality regulačního pochodu s konvenčním PID regulátorem. - Sestavení a ověření SW modelu využitelného v rámci konceptu PIL (process-in-the-loop) nebo HIL (hardware-in-the-loop) pro vybraný technologický systém. V rámci tohoto řešení budou zkoumány vazby mezi jednotlivými prvky technologického systému a bude provedena analýza jejich vzájemného působení s cílem simulovat činnost reálné technologie.

doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Ing. Vilém Srovnal, Ph.D.
doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D.
Ing. Zdeněk Macháček, Ph.D.
doc. Ing. Jan Vaňuš, Ph.D.
Ing. Blanka Filipová, Ph.D.
Ing. Martin Pieš, Ph.D.
doc. Ing. Michal Prauzek, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Koziorek, Ph.D.
Ing. Michal Tutsch
Ing. Martin Stankuš, Ph.D.
Ing. Jan Jemelka
doc. Ing. Jaromír Konečný, Ph.D.
Ing. Radim Hercík, Ph.D.
Ing. Roman Slabý
Ing. Jana Nowaková, Ph.D.
Ing. Tomáš Vavrla
prof. Ing. Pavel Nevřiva, DrSc.
prof. Dr. Ing. Miroslav Pokorný
prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.

Cílem projektu je další rozvoj aktivit aplikovaného výzkumu, na kterých řešitelský tým pracoval v předchozích letech. Důraz bude kladen na podporu publikačních aktivit, aktivit vedoucích k registracím výsledků VaV a na motivaci studentů doktorského a magisterského studia k zapojení se do těchto aktivit. Projekt vychází z výsledků projektů řešených v předchozích letech:
- SGS2010 „Vývoj a využití nových metod pro návrh a realizaci embedded systémů“
- SGS2011 „Sběr a zpracování dat z rozsáhlých distribuovaných systémů I“
- SGS2012 „Sběr a zpracování dat z rozsáhlých distribuovaných systémů II“

Dalším cílem projektu je rovněž podpora získávání výzkumných projektů grantových agentur (MPO, TAČR, GAČR, MSK, Horizon2020 apod.) a také smluvního výzkumu formou HS.
Konkrétní cíle řešení projektu jsou popsány také v bodě „Předmět výzkumu v rámci projektu“.
Předpokládaným výsledkem projektu bude 10 publikací na kvalitních konferencích (zejména Springer a IEEE, které budou indexovány v databázi Thomson ISI Proceedings a SCOPUS) a prioritou řešitelského týmu bude rovněž pokusit se o publikaci výsledků v časopisech s IF. Řešitelé předpokládají registraci 5-10 užitných vzorů, funkčních vzorků nebo software.